摘要
集成电路（IC）的特征尺寸缩小到14nm后，传统的Ta/TaN阻挡层被Co/TaN阻挡层所取代。新材料的引入为阻挡层的化学机械抛光（CMP）技术提供了新的挑战。Cu与Co之间的电偶腐蚀，Cu/Co/TEOS的去除选择比的控制，以及提高碱性抛光液稳定性等问题已成为研究热点。因此，开展铜互连钴阻挡层电偶腐蚀及碱性抛光液稳定性的研究，对于推动IC的发展及解决相应的实际问题具有非常重要的意义。 本文研究了氧化剂双氧水（H2O2）、络合剂焦磷酸钾（PP）和不同缓蚀剂对Cu/Co电偶腐蚀的影响。在PP-H2O2的体系下，通过单因素实验研究抛光液各组分对Cu/Co/TEOS去除速率的影响，并通过对MIT854图形片的抛光，验证所配抛光液的优劣。除此之外，研究了抛光液各组分对碱性抛光液稳定性的影响，通过正交实验优化抛光液配比后，引入十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和有机碱四甲基胍（TMG），用以进一步提高抛光液的稳定性。本文研究成果展示如下： （1）在PP-H2O2体系下，H2O2和绿色缓蚀剂植酸（PA）共同作用下降低了Cu/Co的腐蚀电位差；PP对Cu、Co有络合和缓蚀的双重效果，加入0.5wt%H2O2后，Cu/Co的腐蚀电位随PP浓度的增加而提高；pH值为10，植酸浓度为400ppm时，Co的腐蚀电位为117mV，通过XPS实验，分析了PA对Co的缓蚀作用；使用TMG取代KOH调节pH，Cu/Co的腐蚀电位差降低为6mV。 （2）PP-H2O2体系下，随着SiO2浓度的增加，Cu/Co/TEOS的去除速率（RR）均有所提高；抛光液中加入0.1wt%H2O2，Co的RR可达1492?/min；随着缓蚀剂PA的加入，进一步提高了Co的去除速率；由MIT854图形片的抛光数据可知，使用KOH调节pH的抛光液修正腐蚀坑和碟形坑的能力优于TMG。 （3）研究了SiO2、H2O2、PP和PA等试剂对碱性抛光液稳定性的影响。SiO2浓度为1wt%和3wt%时，放置30天，抛光液无明显分层现象，浓度为10wt%时，放置15天后出现凝胶分层现象；H2O2浓度为2wt%时，放置7天后，抛光液的平均粒径变化最大；本实验所用的PP中的K+含量对稳定性的影响较小；PA的浓度大于100ppm后，抛光液的Zeta电位的绝对值一直大于30mV，因此PA的引入有利于提高抛光液的稳定性；在正交实验优化的抛光液组分基础上加入SDBS和TMG，抛光液放置30天Cu去除速率降幅为22.1%。
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